化工原理模拟试题(8)

数。

解：（1）X1及NOG的计算

进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为：

V?105?(1?0.05)?99.75kmol/h 进塔气体中溶质A的浓度为： Y1?0.051?0.05?0.05263

出塔气体中溶质A的浓度为：

Y2?Y1(1??A)?0.5263?(1?0.95)?0.00263

进塔纯溶剂的摩尔流量为：

原操作线 L?65?(1?0.01)?64.35kmol/h 进塔吸收剂中溶质的浓度为：

Y0.011?1?0.01?0.0101

物系的相平衡常数： m?E16.2P?202.7?0.08

脱吸因数 S?mV/L?0.14?39.88/7.956?0.7

对全塔作溶质A的物料衡算可求得塔低吸收液中溶质浓度为： X1?X2?VL(Y99.751?Y2)?0.0101?64.35(0.05263?0.00263)?0.0876根据(X1,Y1)和(X2,Y2)在本题附图1中画出原操作线。 附图1

气相总传质单元数可由下式计算，即：

N1OG?1?Sln[(1?S)Y1?mX2Y?S]2?mX2循环操作 ?11?0.124ln[(1?0.124)0.05263线? 0.08?0.01010.00263?0.08?0.0101?0.124] ?3.676（3）吸收液部分循环时的情况 X2L 根据题意画出如本题附图2所示的流程图。 VY2 循环吸收液的摩尔流量用L?R表示，其中纯溶剂的 流量为LR，对整个系统作溶质的物料衡算可知X1不 变，即X1?0.0876

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??LR(1?X1) LR 则 LR LR?20?18.39kmol/h

1?0.0876?为： VY1 新鲜吸收液与循环吸收液混合后的浓度X2? X1L LX2?LRX1?(LR?L)X2? 附图2 64.35?0.0101?18.39?0.0876?(64.35?18.39)?X2??0.0273 解得 X2因要保持回收率不变，故Y2?0.00263

S??mV/L??0.08?99.75/(64.35?18.39)?0.0964

吸收液部分循环时的传质单元数为：

??NOG ??1Y?mX2ln[(1?S?)1?S?]?1?S?Y2?mX210.05263?0.08?0.0273ln[(1?0.0964)?0.0964]

1?0.09640.00263?0.08?0.0273?5.12?NOG已知吸收过程为气膜控制，液体流量对HOG的影响可忽略不计，故在吸收液有部分循环情况下，要达到同样的回收率，需较高的填料层。

?,Y2)可在本题附图1上画出相应的循环操作线。根据上述的计算值，即：(X1,Y1)和(X2由图可看出，操作线与平衡线之间距离变小，也即吸收推动力变小了。

7某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层总高度为9m，平衡

关系Y=1.4X，测得气体进、出口浓度Y1=0.03，Y2=0.002，液体出口浓度X1=0.015（均为摩尔比）。试求：（1）操作液气比L/V；（2）气相总传质单元高度HOG，（3）如果限定气体出口浓度Y2=0.0015，为此拟增加填料层高度，在保持液气比不变的条件下应增加多少？ 解：（1）操作液气比L/V； L/V?Y1?Y20.03?0.002??1.87

X1?X20.015?0（2）气相总传质单元高度HOG，

因 Z?HOG?NOG S?mV/L?1.4/1.87?0.749

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NOG? ?Y?mX21ln[(1?S)1?S]1?SY2?mX210.03?0ln[(1?0.749)?0.749]

1?0.7490.002?0?6.004故 HOG?Z/NOG?9/6?1.5 （3）Z??Z?？

由题意知 Y2?=0.0015 其它条件不变，则 HOG?1.5 不变 新情况下的传质单元数为：

??NOG ?Y?mX21ln[(1?S)1?S]1?SY2??mX210.03?0ln[(1?0.749)?0.749]

1?0.7490.0015?0?6.98 故

Z??HOG?NOG?1.5?6.98?10.47m

?Z?Z?10.47?9?1.47m

8某厂吸收塔填料层高度为4m，用水吸收尾气中的有害组分A，已知平衡关系为Y=1.5X，塔顶X2=0，Y2=0.004，塔底X1=0.008，Y1=0.02，求： （1） 气相总传质单元高度；

（2） 操作液气比为最小液气比的多少倍；

（3） 由于法定排放浓度Y2必须小于0.002，所以拟将填料层加高，若液气流量不变，传质

单元高度的变化亦可忽略不计，问填料层应加高多少？ 解:（1）气相总传质单元高度

?Y1??1.5X1?1.5?0.008?0.012 Y2?0

(Y1?Y1?)?(Y2?Y2?)(0.02?0.012)?0.004?Ym???0.00577 ?0.02?0.012Y?Ylnln11?0.004Y2?Y2 NOG?Y1?Y20.02?0.004??2.77 ?Ym0.00577 HOG?Z/NOG?4/2.77?1.44m （2）操作液气比为最小液气比的多少倍 因为X2=0，故 L/V?Y1?Y20.02?0.004??2

X1?X20.00838

Y?YY?Y0.02?0.004 (L/V)12min?X?X?121?2Y??1.2 1/m0.021.5则 (L/V)(L/V)?2min1.2?1.67

（3）Z??Z?？

Y2??0.002 Y1?0.02 X?2?0 则 L/V?Y1?Y2?0.02?0.004X1??X???2

2X1? X1??0.009 所以 Y??1?1.5X1??1.5?0.009?0.0135 ?Ym??(Y??1?Y1)?(Y2??Y?2)?(0.02?0.0135)?0.002?0.00382Y?Y??0.02?0.0135ln11lnY??Y?0.00222 N??Y1?Y2?0.02?0.002OG?Y??4.71 m0.00382 Z??HOG?N?OG?1.44?4.71?6.78m 所以 Z??Z?6.78?4?2.78m

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化工原理流体流动部分模拟试题及答案

一填空 (1）流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。

(2）离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定 转速 下，输送某种特定的液体时泵的性能。

(3) 处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、 同一种连续的液体 。流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 皮托 流量计测量。

(4) 如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出：

u2p??常数 ??????????????； 单位质量流体的机械能衡算式为????E?z?2g?g单位重量流体的机械能衡算式为????? E??gz??u22?p?常数????????????；

u2p??常数???????????； 单位体积流体的机械能衡算式为?????? E?z?2g?g(5) 有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z1ρg+（u12ρ/2）+p1+Wsρ= z2ρg+（u22ρ/2）+p2 +ρ∑hf ，各项单位为 Pa（N/m2） 。

(6）气体的粘度随温度升高而 增加 ，水的粘度随温度升高而 降低 。 (7) 流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能 减小 。 (8) 流体流动的连续性方程是 u1Aρ1= u2Aρ2=······= u Aρ ；适

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用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u1d1 = u2d2 = ······= u d 。 (9) 当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为 395mmHg 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg。

(10) 并联管路中各管段压强降 相等 ；管子长、直径小的管段通过的流量 小 。

(11) 测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将 增加 ，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将 不变 。

(12) 离心泵的轴封装置主要有两种： 填料密封 和 机械密封 。

(13) 离心通风机的全风压是指 静风压 与 动风压 之和，其单位为 Pa 。

(14) 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头 降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。 降尘室的生产能力只与 沉降面积 和 颗粒沉降速度 有关，而与 高度 无关。 (15) 分离因素的定义式为 ut2/gR 。

(16) 已知旋风分离器的平均旋转半径为0. 5m，气体的切向进口速度为20m/s，则该分离器的分离因数为 800/9.8 。

(17) 板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的 1/4 。 (18) 在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 2 次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的 0.5 次方成正比。 二选择

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